(57)【要約】  【課題】  ビーム径に影響を与えることなくビームピッチを調整可能な２ビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。  【解決手段】  ３８は平行平板状の光学素子であり、シリンドリカルレンズ３３及びポリゴンミラー３４の間に配置されている。光学素子３８の第１面３８ａ及び第２面３８ｂは、ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部４０と、該無振幅部に対し所定の角度θを有する振幅部４１とから成る構成単位が周期的に存在する鋸刃状を呈しており、さらに光学素子３８の厚みは全ての無振幅部４０及び振幅部４１で一定である。光源ユニット３０から射出される２本のビーム光Ｌ１、Ｌ２のうちＬ１は無振幅部４０を通過させ、Ｌ２は振幅部４１を通過させることにより、ビーム径を変化させることなくビーム間隔のみを調整することができる。【選択図】      図４
2006047430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の光源から成る光源ユニットと、該光源ユニットから射出される２本のビーム光を整形する第１光学系と、該第１光学系を通過したビーム光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光を被走査面上に結像させる第２光学系と、を備え、被走査面上の副走査方向の２ラインを同時に走査可能とする２ビーム走査装置において、
所定の角度で隣接する二面から成る構成単位が周期的に存在する平行平板状の光学素子を前記第１光学系に配設するとともに、前記２本のビーム光のそれぞれを異なる角度の面に入射させてビーム間隔を調整することを特徴とする２ビーム走査装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部と、該無振幅部に対し所定の角度を有する振幅部と、から成る構成単位が周期的に存在する断面鋸刃状に形成されており、前記振幅部の前記無振幅部に対する角度が周期毎に異なるとともに、前記無振幅部及び前記振幅部の厚みは全て均一であることを特徴とする請求項１に記載の２ビーム走査装置。
【請求項３】
前記振幅部の前記無振幅部に対する角度は、周期毎に所定角度ずつ段階的に増加若しくは減少することを特徴とする請求項２に記載の２ビーム走査装置。
【請求項４】
前記第１光学系は、前記光源ユニットから射出されるビーム光を略平行光とするコリメータレンズと、該コリメータレンズを通過した略平行光を副走査方向にのみ収束するシリンドリカルレンズと、を有し、前記光学素子は、前記シリンドリカルレンズと前記偏向手段との間に配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２ビーム走査装置。
【請求項５】
前記光源ユニットは、同一チップ上に２個のレーザダイオードが半導体プロセスによって形成された半導体レーザアレイであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の２ビーム走査装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の２ビーム走査装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる２個のレーザ発光部を有する２ビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビーム走査装置は、レーザ光源を有するビーム光源ユニットから射出されたビームを、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、走査レンズ等から構成される走査光学系によりビームスポットとして被走査面上に結像させ、ポリゴンミラーを回転させることにより被走査面上を主走査方向に等速走査させるようにしたものである。特に、複数のレーザ光源を備えたマルチビーム走査装置は、１本のビーム光を用いて走査する場合に比べ、ポリゴンミラーの回転数を上げることなく被走査面の走査及び静電潜像の形成を迅速に行うことができるため、複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に広く用いられている。
【０００３】
従来の２ビーム走査装置の概略構成を図８に示す。同図において、３０は２つのレーザダイオード（以下、ＬＤという）を備えた光源ユニットであり、画像信号に基づき光変調したビーム光（レーザ光）を射出している。３１はコリメータレンズであり、光源ユニット３０から射出したビーム光を略平行光束にしている。３２はコリメータレンズ３１を通過したビーム光の光路幅を制限するアパーチャである。３３は副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズである。コリメータレンズ３１及びシリンドリカルレンズ３３は、光源ユニット３０から射出されるビーム光を整形する第１光学系を構成している。
【０００４】
３４は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ここでは側面に６つの偏向面（反射面）を有する正六角形の回転多面鏡から成っており、モータ等の駆動手段（図示せず）により矢印Ａ方向に所定の速度で回転している。３５はｆθ特性を有する走査レンズであり、ポリゴンミラー３４によって偏向反射されたビーム光を感光体ドラム５上に結像させる第２光学系を構成する。３６は走査レンズ３５を通過したビーム光の光路を感光体ドラム５の方向に変更する折り返しミラーである。
【０００５】
感光体ドラム５はモータ等の駆動手段（図示せず）により副走査方向（矢印Ｃ方向）に所定の速度で回転しており、該感光体ドラム５上に結像するビーム光により画像情報が潜像として書き込まれる。また、感光体ドラム５の周囲には電子写真プロセス手段としての帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット等（いずれも図示せず）が配設されている。
【０００６】
この例においては光源ユニット３０より射出した２本のビーム光をコリメータレンズ３１によって略平行光束とし、略平行光束となったビーム光をアパーチャ３２で所定の光路幅とした後、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ３３に入射させている。シリンドリカルレンズ３３に入射した平行光束は、主走査断面においてはそのまま平行光束の状態で、副走査方向においては収束して射出され、ポリゴンミラー３４の偏向面に線像として結像している。
【０００７】
ポリゴンミラー３４により偏向反射されたビーム光は走査レンズ３５及び折り返しミラー３６を介して感光体ドラム５上に導光（結像）され、該感光体ドラム５上に所定の大きさのスポット径を形成している。そして、ポリゴンミラー３４を図中矢印Ａ方向に回転させることによって感光体ドラム５上の副走査方向の２ラインを同時に主走査方向（矢印Ｂ方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００８】
近年、画像形成装置の高速化、高画質化に伴い、画像形成装置に搭載される光学走査装置の走査速度の更なる向上が要求されている。その方法として、光学走査装置の光源ユニットに複数の光束を発するレーザアレイを用いたり、複数光源からの光束を偏向ビームスプリッタ等で近接した複数ビームとして被走査面上に複数の走査線を同時に形成したりすることにより、高速化、高解像度化を図る方法が提案されている。
【０００９】
上述のような光源ユニットに用いられる材料として、半導体レーザアレイがある。半導体レーザアレイは、同一チップ上に複数のＬＤが半導体プロセスによって形成されており、従来のシングルＬＤに比べコンパクトになっている。また、半導体プロセスによって形成されるため、ＬＤの基本的性能、例えば発振波長やＬＤ光量等のばらつきは、シングルＬＤを複数使用する場合に比べかなり小さくすることができ、複数のビーム光を射出する光源部を得る手段として好適である。
【００１０】
しかし、半導体レーザアレイは、アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという）感光体の分光感度に適した発振波長で露光する場合、その波長は６５０〜６８５ｎｍの赤色光であり、半導体の性質により発生する熱クロストークによる光量低下の問題等から、チップ上のＬＤ間隔は４０μｍ程度が限界とされている。
【００１１】
ところで、非特許文献１に記載されているように、一般に波長λの平行レーザビームが直径Ｄ（ｍｍ）の円形スリットで裁断された後、焦点距離ｆ（ｍｍ）の光学系を通過した場合、焦点位置で結像するビームスポット径Ｗ（ｍｍ）の大きさは、条件式（１）で表される。
【００１２】
Ｗ＝ｋ×λ×ｆ／Ｄ    ・・・（１）
ここで、係数ｋは、円形スリットへ入射する平行光束の直径ｄ（ｍｍ）と円形スリット径Ｄ（ｍｍ）の比を裁断比Ｔ（＝ｄ／Ｄ）とすると、条件式（２）で表される。
【００１３】
ｋ＝１．６４４９＋０．６４６０／（Ｔ−０．２８１６）＾１．８２１−０．５３２０      ／（Ｔ−０．２８１６）＾１．８２１    ・・・（２）
光学走査装置におけるビーム間隔が影響する副走査方向の光路図は、図１０のように表される。コリメータレンズ３１の焦点距離をｆｃ、シリンドリカルレンズ３３以降の光学系の焦点距離をｆとすると、条件式（１）は光学系全体の倍率をβとしてβ＝ｆ／ｆｃの関係を用いて条件式（３）で表される。
【００１４】
Ｗ＝ｋ×λ×ｆｃ／Ｄ×β    ・・・（３）
一例として、光源ユニットとしてＬＤ間隔４２（μｍ）で波長６８５（ｎｍ）の半導体レーザアレイを用い、コリメータレンズ３１の焦点距離ｆｃを１８（ｍｍ）とし、副走査方向の入射ビーム径４．５（ｍｍ）のビーム光を副走査方向のスリット径１．２（ｍｍ）のスリットで裁断する場合についてビーム径Ｗを計算する。ここで、ビーム径Ｗを大きくするには物像面の倍率βをできるだけ大きくする必要があるが、βを１より大きくすると物面（光源）で４０μｍ程度のビーム間隔（ＬＤ間隔）が像面（感光体上）ではそれ以上となってしまう。また、像面での誤差がβの大きさに比例して大きくなるという問題点もある。
【００１５】
さらに、近年の画像形成装置の高解像度化に伴い、少なくとも６００ｄｐｉ以上の解像度が要求されると考えられるため、ビーム間隔を像面において、解像度６００ｄｐｉにおける１ドット間隔である４２μｍに維持する必要がある。そこで、β＝１として条件式（３）を用いてビーム径Ｗを計算すると、Ｗ＝１７．１（μｍ）程度となる。
【００１６】
解像度が６００ｄｐｉの感光体上での一般的なビームスポット径は６０〜８０μｍ程度とされているので、上記の条件で得られたビーム径では小さすぎて感光体上ではトナー像として現像されない。そのため、ビーム径Ｗを大きくする必要があるが、条件式（３）より、ビーム径Ｗを大きくするにはｋ、λ、ｆｃ、βのうち１つ以上を大きくするか、或いはＤを小さくすればよい。
【００１７】
ここで、ｋは裁断比Ｔ（＝ｄ／Ｄ）によって決定される値であるが、裁断比Ｔを１以下とすることは設計上困難であり、せいぜい１．８程度、通常は１．６４付近であることを考えると、ｋを変化させてもビーム径Ｗの増大には寄与しにくい。また、波長λもａ−Ｓｉ感光体の分光感度から考えてこれ以上大きくすることは困難である。
【００１８】
コリメータレンズの焦点距離ｆｃは、これ以上長くするとＬＤからの発散光を効率良く捕らえることができず、感光体の露光に必要な光エネルギーが得られなくなる。また、βは物面と像面の倍率を示し、上述したように、これを１より大きくすると被走査面上でのビーム間隔が６００ｄｐｉ相当である４２μｍ以上となってしまい、感光体上で所望のビーム間隔を得ることが困難となる。
【００１９】
また、アパーチャ３２の開口を小さくして円形スリット径Ｄを小さくすると、像面での露光量不足が問題となり、ＬＤの出力を大きくして露光量を上げる必要があるが、高出力のＬＤは高価なため装置の高コスト化につながる。以上説明したように、光源として半導体レーザアレイを搭載した光学走査装置においては、所望のビーム径とビーム間隔とを同時に満足することが困難であった。
【００２０】
ビーム間隔の調整方法としては、例えば特許文献１には、アフォーカルな光学系において、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとの間に配置されたプリズムペアを回転させてビーム入射角を調整することにより、ビームの収束状態を変化させることなくビームピッチ調整を行う方法が開示されている。また、特許文献２、３には、各ＬＤモジュールに光ファイバ等から成る光導波路を接続し、光導波路の先端を収束させてコリメータレンズに光を射出することにより、各ＬＤの配置間隔を確保しながらビーム間隔を小さくする方法が開示されている。
【００２１】
しかしながら、特許文献１の方法では、ビーム間隔を小さくすると、光学系の倍率変化の影響を受けてビーム径も同時に縮小されてしまい、所望のビーム間隔及びビーム径を同時に得ることができない。また、特許文献２、３の方法では、光導波路の作成及び各ＬＤモジュールとの位置合わせが必要となり、生産性が低下するとともに光学走査装置のコストアップにもつながるという問題点があった。
【非特許文献１】「レーザー＆オプティクスガイド２」（日本メレスグリオ株式会社）
【特許文献１】特開２００２−２８７０６０号公報
【特許文献２】特開２００３−８４１５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５５２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記問題点に鑑み、光源として半導体レーザアレイを搭載した光学系においても、ビーム径に影響を与えることなくビームピッチを調整可能な２ビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために本発明は、２個の光源から成る光源ユニットと、該光源ユニットから射出される２本のビーム光を整形する第１光学系と、該第１光学系を通過したビーム光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光を被走査面上に結像させる第２光学系と、を備え、被走査面上の副走査方向の２ラインを同時に走査可能とする２ビーム走査装置において、所定の角度で隣接する二面から成る構成単位が周期的に存在する平行平板状の光学素子を前記第１光学系に配設するとともに、前記２本のビーム光のそれぞれを異なる角度の面に入射させてビーム間隔を調整することを特徴としている。
【００２４】
また本発明は、上記構成の２ビーム走査装置において、前記光学素子は、前記ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部と、該無振幅部に対し所定の角度を有する振幅部と、から成る構成単位が周期的に存在する断面鋸刃状に形成されており、前記振幅部の前記無振幅部に対する角度が周期毎に異なるとともに、前記無振幅部及び前記振幅部の厚みは全て均一であることを特徴としている。
【００２５】
また本発明は、上記構成の２ビーム走査装置において、前記振幅部の前記無振幅部に対する角度は、周期毎に所定角度ずつ段階的に増加若しくは減少することを特徴としている。
【００２６】
また本発明は、上記構成の２ビーム走査装置において、前記第１光学系は、前記光源ユニットから射出されるビーム光を略平行光とするコリメータレンズと、該コリメータレンズを通過した略平行光を副走査方向にのみ収束するシリンドリカルレンズと、を有し、前記光学素子は、前記シリンドリカルレンズと前記偏向手段との間に配設されることを特徴としている。
【００２７】
また本発明は、上記構成の２ビーム走査装置において、前記光源ユニットは、同一チップ上に２個のレーザダイオードが半導体プロセスによって形成された半導体レーザアレイであることを特徴としている。
【００２８】
また本発明は、上記構成の２ビーム走査装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の第１の構成によれば、２本のビーム光のそれぞれを、平行平板状の光学素子の異なる角度の面に入射させることにより、ビーム光の光路を屈折させてビーム径を変化させることなくビーム間隔の調整が可能となり、被走査面上でのビーム径及びビーム間隔を所望の大きさとすることができる。
【００３０】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の２ビーム走査装置において、光学素子を、ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部と、無振幅部に対し所定の角度を有する振幅部とから成る構成単位が周期的に存在する断面鋸刃状に形成し、振幅部の無振幅部に対する角度が周期毎に異なるとともに、無振幅部及び振幅部の厚みを全て均一としたので、２本のビーム光のうち一方は無振幅部を通過させて直進させ、他方は振幅部の一つを通過させて光路を所定量シフトさせることにより、ビーム間隔を所望の大きさに調整する。さらに無振幅部及び振幅部の厚みは均一であるため光学素子は倍率を持たず、光学素子を通過後のビーム径は変化しない。
【００３１】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の２ビーム走査装置において、各振幅部の無振幅部に対する角度は鋸刃の進行方向に所定角度ずつ変化するため、光学素子を鋸刃の進行方向に平行移動して２本のビーム光の通過する無振幅部及び振幅部の位置を適宜変化させることにより、振幅部を通過するビーム光のシフト量を微調整可能となる。
【００３２】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の２ビーム走査装置において、第１光学系は、光源ユニットから射出されるビーム光を略平行光とするコリメータレンズと、コリメータレンズを通過した略平行光を副走査方向にのみ収束するシリンドリカルレンズとを有し、光学素子をシリンドリカルレンズと偏向手段との間に配設されることにより、２本のビーム光が重なることなく十分に分離した状態で光学素子に入射するため、それぞれのビーム光を異なる面に入射させ易くなり、ビーム間隔調整効果がより確実なものとなる。
【００３３】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の２ビーム走査装置において、光源ユニットを、同一チップ上に２個のレーザダイオードが半導体プロセスによって形成された半導体レーザアレイとしたことにより、熱クロストークによる光量低下の問題等からＬＤの配置間隔が制限される半導体レーザアレイを用いた場合においても、ＬＤ間隔に係わらず被走査面上でのビーム径及びビーム間隔を所望の大きさに調整可能となる。
【００３４】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の２ビーム走査装置を搭載することにより、被走査面上でのビーム径及びビーム間隔を任意に調整可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の２ビーム走査装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１において、１は画像形成装置であり、ここでは一例としてデジタル複合機を示している。画像形成装置１では、コピー動作を行う場合、複合機本体２内の画像形成部３において、帯電ユニット４により図中のＡ方向に回転する小径の感光体ドラム５が一様に帯電され、画像読取部６で読み取られた原稿画像データに基づく走査装置７からのレーザビームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。
【００３６】
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙機構１０から用紙搬送路１１及びレジストローラ対１２を経由して画像形成部３に搬送され、この画像形成部３において転写ローラ１３（画像転写部）により感光体ドラム５の表面におけるトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着ローラ対１４ａを有する定着部１４に搬送されてトナー像が定着される。
【００３７】
定着部１４を通過した用紙は、複数方向に分岐した用紙搬送路１５に送られて、用紙搬送路１５の分岐点に設けられた複数の経路切換ガイドを有する経路切換機構２１、２２、２３によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、用紙搬送路１６に送られて両面コピーされた後に）、第１排出トレイ１７ａ、第２排出トレイ１７ｂ又は第３排出トレイ１７ｃの用紙排出部に排出される。
【００３８】
また、図示しないが、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置がクリーニング装置１８の下流側に設けられている。さらに、給紙機構１０は、複合機本体２に着脱自在に取り付けられ、用紙を収納する複数の給紙カセット１０ａ、１０ｂと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１０ｃとを備えてなり、これらは用紙搬送路１１によって感光体ドラム５及び現像ユニット８等からなる画像形成部３に繋がっている。
【００３９】
用紙搬送路１５は、具体的には、定着ローラ対１４ａの下流側において、まず左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は第１排出トレイ１７ａに連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は搬送ローラ対１９を経由して、上下二股に分岐し、一方の経路（図１では上方向に分岐する経路）は第２排出トレイ１７ｂに連通するように構成されている。これに対し、他方の経路（図１では下方向に分岐する経路）は、上記分岐点の直下において二股に分岐し、一方の経路は排出ローラ対２０を経由して第３排出トレイ１７ｃに用紙を排出するように構成されている一方、他方の経路は用紙搬送路１６に連通するように構成されている。
【００４０】
図２は本発明の一実施形態に係る２ビーム走査装置の構成を示す光路図である。従来例の図８、図９と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図２において、光源ユニット３０には２個のＬＤを有する半導体レーザアレイが用いられている。シリンドリカルレンズ３３及びポリゴンミラー３４の間には、光源ユニット３０から射出され、コリメータレンズ３１及びシリンドリカルレンズ３３を通過した２本のビーム光のビーム間隔を調整する平行平板状の光学素子３８が配置されている。
【００４１】
シリンドリカルレンズ３３から光学素子３８までの距離が十分でない場合、２本のビーム光が重なった状態で光学素子３８に入射してしまい、後述するビーム間隔調整効果が得られなくなる。そのため、光学素子３８はシリンドリカルレンズ３３から所定の距離を隔てて配置されており、２本のビーム光は十分に分離した状態で光学素子３８に入射する。
【００４２】
光学素子３８の光源ユニット３０側に配置される面（以下、第１面という）、及び感光体ドラム５側に配置される面（以下、第２面という）は、光軸と光学素子面との交点を基準とし、その基準点を含み光軸と直交する面から光学素子面までの距離（サグ量）が周期的に変化する形状に加工されている。
【００４３】
次に、光学素子３８の構造について詳細に説明する。図３（ａ）は光学素子３８の断面拡大図である。光学素子３８は、ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部４０と、無振幅部４０に対し所定の角度θを有する振幅部４１とから成る構成単位が周期的に存在する鋸刃状を呈しており、さらに角度θは、θｎ＝θ０＋ｎΔθ（ｎは１以上の整数）を満たすように、鋸刃の進行方向（図の矢印Ａ方向）にΔθずつ大きくなるように設計されている。なお、光学素子３８に設けられる振幅部４１の数や、θ０及びΔθの大きさは、要求されるビーム間隔の調整量及び調整精度に応じて適宜設定される。
【００４４】
一組の無振幅部４０及び振幅部４１の周期は数百μｍに設計されており、無振幅部４０と振幅部４１の比率はほぼ１：１である。なお、２本のビーム光が無振幅部４０と振幅部４１に独立に入射可能であれば、無振幅部４０及び振幅部４１の周期及び比率はこれに限定されるものではない。また、光学素子３８の厚みｔは、全ての無振幅部４０及び振幅部４１において一定となっている。
【００４５】
２ビーム走査装置においては、コリメータレンズ３１及びシリンドリカルレンズ３３を通過した２本のビーム光のビーム間隔は１００μｍ程度である。このような構成の光学素子３８を、一方のビーム光が無振幅部４０を通過し、他方のビーム光が振幅部４１を通過するように配置すると、図４に示すように、光学素子３８の第１面３８ａから入射し、無振幅部４０を通過したビーム光Ｌ１は、第２面３８ｂより出射された後も入射光線軸上を直進する。
【００４６】
これに対し、第１面３８ａから入射し、振幅部４１を通過したビーム光Ｌ２は、光学素子３８の屈折率をｎとすると、ｎ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２であるから、ｚ＝ｔ／ｃｏｓθ２となる。よって、ビーム光Ｌ２の平行移動距離をｙとすると、ｙ＝ｚ・ｓｉｎ（θ１−θ２）＝ｔ・ｓｉｎ（（θ１−θ２）／ｃｏｓθ２＝ｔ・（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）となる。即ち、第２面３８ｂより出射された後は入射光線軸に対してｔ・（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）だけビーム光Ｌ１側に平行移動されるため、光学素子３８を通過した後のビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム間隔ｈ′は光学素子３８を通過する前のビーム間隔ｈに比べてｔ・（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）だけ小さくなる。
【００４７】
振幅部４１を通過するビーム光の入射光線軸に対する移動量はｓｉｎθに比例するため、振幅部４１の角度θを鋸刃の進行方向に一定角度ずつ段階的に大きくなるように形成しておくことにより、光学素子３８を矢印ＡＡ′方向に所定距離移動させてビーム光Ｌ２の通過する振幅部４１を変更するだけで、ビーム光Ｌ２の屈折の程度が微調整可能となり、光学素子３８を通過した後のビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム間隔ｈ′を所望の大きさに調整できる。また、光学素子３８の厚みは全ての無振幅部４０及び振幅部４１で一定であるため、光学系の倍率は光学素子３８により変化せず、ビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム径は変化しない。
【００４８】
これにより、ビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム径を変化させることなくビーム間隔のみを小さくすることができるので、光源として半導体レーザアレイを用いた場合、熱クロストークによる光量低下の影響を受けない間隔でＬＤを配置し、且つ被走査面上でのビーム径及びビーム間隔を所望の大きさとすることができる。
【００４９】
なお、無振幅部４０に対して振幅部４１が所定の角度を持った構造であれば良いので、例えば図３（ｂ）のように、無振幅部４０と振幅部４１が曲線部４２で連結されるような構造であってもよい。その場合、ビーム光が曲線部４２を通過するとビーム光の屈折状態が変化するため、曲線部４２にはビーム光が入射しないように光学素子３８を配置する必要がある。
【００５０】
光学素子３８の他の構成を図５に示す。この例においては、光学素子３８はビーム光の光軸に垂直な面に対し所定の角度θを有する振幅部４１ａと、光軸に垂直な面に対し逆向きの角度θ′を有する振幅部４１ｂとがＶ字状に隣接して成る構成単位が連続する形状を呈しており、光学素子３８の厚みｔは全ての振幅部４１ａ、４１ｂにおいて一定である。さらに角度θ、θ′の少なくとも一方は、θｎ＝θ０＋ｎΔθ又はθ′ｎ＝θ′０＋ｎΔθ′（ｎは１以上の整数）を満たすように、それぞれ図の矢印Ａ方向にΔθ、Δθ′ずつ大きくなるように設計されている。振幅部４１ａ、４１ｂの周期及び数や、θ０、θ′０及びΔθ、Δθ′の大きさは図３の場合と同様に適宜設定される。
【００５１】
このような構成の光学素子３８を、一方のビーム光が振幅部４１ａを通過し、他方のビーム光が振幅部４１ｂを通過するように配置すると、図６に示すように、光学素子３８の第１面３８ａから入射し振幅部４１ａを通過したビーム光Ｌ１は、光学素子３８の屈折率をｎとすると、ｎ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２であるから、第２面３８ｂより出射された後は入射光線軸に対してｔ・（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）だけビーム光Ｌ２側に平行移動される。
【００５２】
同様に、第１面３８ａから入射し、振幅部４１ｂを通過したビーム光Ｌ２は、第２面３８ｂより出射された後は入射光線軸に対してｔ・（ｓｉｎθ３−ｃｏｓθ３・ｓｉｎθ４／ｃｏｓθ４）だけビーム光Ｌ１側に平行移動されるため、光学素子３８を通過した後のビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム間隔ｈ′′は光学素子３８を通過する前のビーム間隔ｈに比べてｔ・｛（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）＋（ｓｉｎθ３−ｃｏｓθ３・ｓｉｎθ４／ｃｏｓθ４）｝だけ小さくなる。また、図４の場合と同様の理由により、光学素子３８を矢印ＡＡ′方向に所定距離移動させるだけで光学素子３８を通過した後のビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム間隔ｈ′′を所望の大きさに調整でき、さらに光学系の倍率は光学素子３８により変化せず、ビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム径も変化しない。
【００５３】
なお、上記構成の光学素子３８は、角度θ１或いはθ３が矢印Ａ方向に一定角度ずつ大きくなるように形成されているが、一定角度ずつ小さくなるように形成してもよく、光路上における光学素子３８の配置位置についても、２本のビーム光Ｌ１、Ｌ２が無振幅部４０と振幅部４１とに分離して通過可能な位置であれば特に制限はない。また、ここでは２本のビーム光Ｌ１、Ｌ２のビーム間隔を狭める場合についてのみ説明したが、第１面３８ａをビーム光の出射側、第２面３８ｂをビーム光の入射側とすることにより、ビーム間隔を広げる場合にも適用できる。その場合、ビーム光Ｌ１、Ｌ２の光路は図４及び図６を左右逆向きにしたものとなる。
【００５４】
また、上記実施形態では、光源として半導体レーザアレイを用いた場合についてのみ説明したが、本発明はシングルＬＤ等の他の光源を用いた場合についても適用可能であるのはもちろんである。
【実施例】
【００５５】
本発明の２ビーム走査装置におけるビーム間隔の補正を具体的に説明する。図７に示すように、ここでは光源として波長６７０ｍｍの光を射出する２個のＬＤが１００μｍの間隔で配置された半導体レーザアレイを用い、第１光学系を構成するコリメータレンズ３１として焦点距離が９．９ｍｍ、レンズ厚が３ｍｍ、シリンドリカルレンズ３２として焦点距離が８５ｍｍ、レンズ厚が３ｍｍのものを用いた。
【００５６】
また、図３（ａ）に示したような、無振幅部４０及び振幅部４１から成る周期が１ｍｍ、厚さが１．９ｍｍで、屈折率１．５５のポリカーボネート製の光学素子３８をシリンドリカルレンズ３２のレンズ面から７０ｍｍの位置に配置し、一方のビーム光が無振幅部４０を、他方のビーム光が無振幅部４０に対し傾斜角５°の振幅部４１を通過するようにした。また、像面をポリゴンミラー３４とし、第２光学系として副走査倍率が１の走査レンズ３５を使用した。
【００５７】
以上の条件でポリゴンミラー３４上でのビーム間隔を測定すると、図４に示したように、ビーム光Ｌ２の平行移動距離ｙは、ｔ・（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１・ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）となる。ここで、ｔ＝１．９ｍｍ、θ１＝５°、ｓｉｎθ２＝ｓｉｎ５°／１．５５を代入すると、ｙ＝１．９×［ｓｉｎ５°−ｃｏｓ５°×ｓｉｎ５°／１．５５×｛（１−（ｓｉｎ５°／１．５５）2）1/2｝≒０．０５８（ｍｍ）＝５８μｍとなり、ビーム間隔ｈ′はｈ−ｙ＝１００−５８＝４２μｍとなった。ここで、第２光学系の副走査倍率が１であるため、被走査面上でのビーム間隔はポリゴンミラー３４上でのビーム間隔と等しくなる。従って、被走査面上でのビーム径を変化させることなくビーム間隔を解像度６００ｄｐｉ相当である４２μｍとすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、２個の光源から成る光源ユニットと、該光源ユニットから射出される２本のビーム光を整形する第１光学系と、該第１光学系を通過したビーム光を偏向走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたビーム光を被走査面上に結像させる第２光学系と、を備え、被走査面上の副走査方向の２ラインを同時に走査可能とする２ビーム走査装置において、所定の角度で隣接する二面から成る構成単位が周期的に存在する平行平板状の光学素子を第１光学系に配設するとともに、２本のビーム光のそれぞれを異なる角度の面に入射させてビーム間隔を調整することとする。
【００５９】
これにより、ビーム径を変化させることなくビーム間隔のみの調整が可能となり、ＬＤの配置間隔を熱クロストークによる光量低下の影響を受けない程度に十分に保ちつつ、被走査面上のビーム間隔を解像度に応じて調整可能な２ビーム走査装置を提供することができる。
【００６０】
また、光学素子を、ビーム光の光軸に対し垂直な無振幅部と、該無振幅部に対し所定の角度を有する振幅部と、から成る構成単位が周期的に存在する断面鋸刃状に形成し、振幅部の無振幅部に対する角度が周期毎に異なり、さらに無振幅部及び振幅部の厚みを全て均一としたことにより、２本のビーム光の一方は無振幅部を通過させ、他方は適当な角度の振幅部を通過させるだけでビーム間隔の調整が可能となる。また、各振幅部の無振幅部に対する角度を、周期毎に所定角度ずつ段階的に増加若しくは減少させておけば、光学素子を鋸刃の進行方向に平行移動するだけでビーム間隔を微調整可能となる。
【００６１】
また、光学素子をシリンドリカルレンズと偏向手段との間に配設したことにより、２本のビーム光を十分に分離した状態で光学素子の異なる面に入射させ易くなり、ビーム間隔調整効果がより確実なものとなる。また、光源ユニットを半導体レーザアレイとしたので、特に従来のシングルＬＤに比べコンパクトで且つ発振波長やＬＤ光量等のばらつきが小さく、光源として好適な半導体レーザアレイを用いて、ＬＤ間隔に係わらずビーム間隔を所望の大きさに調整可能な２ビーム走査装置を提供することができる。
【００６２】
また、本発明の２ビーム走査装置を画像形成装置に搭載することにより、コンパクトで基本性能のばらつきの小さい半導体レーザアレイを光源として用いた場合においても、熱クロストークによる光量低下の影響を受けない間隔でＬＤを配置し、且つ被走査面上でのビーム径及びビーム間隔を所望の大きさとすることができるので、画像形成装置の高速化、高解像度化に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の２ビーム走査装置が搭載される画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の２ビーム走査装置の構成を示す光路図である。
【図３】本発明に用いられる光学素子の構成を示す部分断面図である。
【図４】光学素子を通過したビーム光のビーム間隔が調整される様子を示す断面拡大図である。
【図５】光学素子の他の構成を示す部分断面図である。
【図６】光学素子を通過したビーム光のビーム間隔が調整される様子を示す断面拡大図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る２ビーム走査装置の仕様を示す表である。
【図８】従来の２ビーム走査装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来の光学走査装置における副走査方向の光路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１          画像形成装置
２          本体
３          画像形成部
４          帯電ユニット
５          感光体ドラム
６          画像読取部
７          走査装置
８          現像ユニット
９          トナーコンテナ
１４        定着部
１８        クリーニング装置
３０        光源ユニット
３１        コリメータレンズ（第１光学系）
３３        シリンドリカルレンズ（第１光学系）
３４        ポリゴンミラー（偏向手段）
３５        走査レンズ（第２光学系）
３８        光学素子
４０        無振幅部
４１        振幅部
Ｌ１、Ｌ２  ビーム光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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